KR20220086867A - 무선 안테나 모듈 - Google Patents

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KR20220086867A
KR20220086867A KR1020200177049A KR20200177049A KR20220086867A KR 20220086867 A KR20220086867 A KR 20220086867A KR 1020200177049 A KR1020200177049 A KR 1020200177049A KR 20200177049 A KR20200177049 A KR 20200177049A KR 20220086867 A KR20220086867 A KR 20220086867A
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은상기
정재길
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
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Abstract

본 실시예에 따른 안테나는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 커버 형태로 형성되고 복수의 기둥부에 의해 지지되는 방사부를 포함하고, 상기 복수의 기둥부는 복수의 접지부를 포함하고, 상기 복수의 접지부 중 적어도 어느 하나가 상기 인쇄회로기판의 그라운드와 연결된다.

Description

무선 안테나 모듈{Radio antenna module}
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 그라운드 포인트를 포함하여 피드 포인트와 그라운드 포인트의 물리적 거리를 증가시킬 수 있는 무선 안테나 모듈에 관한 것이다.
일반적 안테나 구성시 파장의 1/4 길이만큼 설계가 되어야 한다. 예를 들어, 2.4GHz 주파수 경우 안테나 길이는 파장을 고려하여 대략 32mm 라인 길이가 있어야 한다. 또한 그라운드(GND)와의 간격도 일정 부분 필요하다. 근거리 소형 통신 모듈에 필요한 소형 안테나의 경우, 소형화에 따른 안테나도 소형으로 구성되어야 한다.
기존의 탑커버를 이용한 안테나 설계시 안테나의 전체 영역은 PCB Peel Cut(Metal Free) 영역에 위치하기 어렵다. 안테나와 PCB의 Metal이 중첩되면 기생 커패시턴스(Cp)가 발생하고 커플링으로 인하여 방사 성능 손실이 발생하는 문제가 있다.
또한, 기존 안테나의 그라운드 포인트(GND Point)는 인덕턴스를 발생시켜 기생 커패시턴스(Cp)를 상쇄하는 역할을 한다. 그러나, 기존 구조에서는 소형 모듈의 특성상 피드 포인트(Feed Point)와 그라운드 포인트의 거리가 매우 짧아 인덕턴스 값을 증가시키기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 안테나의 피드 포인트와 그라운드 포인트의 물리적 거리를 증가시켜 방사 성능을 높이는 안테나를 제공하는 것이다.
본 실시예에 따른 안테나는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 커버 형태로 형성되고 복수의 기둥부에 의해 지지되는 방사부를 포함하고, 상기 복수의 기둥부는 복수의 접지부를 포함하고, 상기 복수의 접지부 중 적어도 어느 하나가 상기 인쇄회로기판의 그라운드와 연결될 수 있다.
상기 복수의 접지부 중 어느 하나가 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 그라운드와 스위치를 통해 연결될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 복수의 레이어를 포함하고, 상기 복수의 기둥부는 상기 복수의 레이어를 관통하는 비아홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 최하단 레이어와 연결될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 복수의 레이어를 포함하고, 상기 복수의 접지부 중 어느 하나가 상기 복수의 레이어를 관통하는 비아홀을 통해 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 그라운드와 연결될 수 있다.
상기 복수의 기둥부는 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 방사부와 연결되는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 상기 그라운드와 연결되는 상기 접지부와 상기 연결부 사이의 거리에 따라 상기 안테나의 안테나 길이가 결정될 수 있다.
상기 복수의 기둥부는 상기 인쇄회로기판으로부터 신호를 입력받는 입력부를 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 상기 그라운드와 연결되는 상기 접지부와 상기 입력부 사이의 거리에 따라 상기 안테나의 인덕턴스가 결정될 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 상기 그라운드와 연결되는 상기 접지부와 상기 입력부 사이의 거리가 증가할수록 인덕턴스가 증가할 수 있다.
상기 복수의 기둥부는 5개의 기둥을 포함하고, 상기 복수의 기둥부는 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 방사부와 연결되는 연결부, 상기 인쇄회로기판으로부터 신호를 입력받는 입력부 및 3개의 접지부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면 피드포인트와 그라운드포인트의 거리를 조절하여 인덕턴스 값을 변경함에 따라 메인보드에 따라 달라질 수 있는 주파수 매칭 성능을 높일 수 있다.
또한, 안테나 모듈을 사용하는 어플리케이션(Application) 보드에 추가 보조 방사 패턴 삽입이 가능하여, 다양한 종류의 어플리케이션 PCB의 다양한 적층 및 유전율 환경에서도 미세 튜닝할 수 있는 구조가 된다.
이를 통해, 초소형 안테나 일체형 모듈의 구현이 가능하고, 안테나 길이 및 성능을 위한 추가 보조 방사 패턴으로 효율 상승 그리고 다양하게 적용될 어플리케이션의 환경, 즉 기구, 금속, 신체, PCB 적층, 유전율 등에 의해 변하는 공진점을 쉽게 디버깅하여 보완할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 안테나가 메인 보드에 실장된 것을 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4는 본 실시예에 따른 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기존 안테나의 공진주파수 및 방사 효율을 나타낸 것이고, 도 6은 본 실시예에 따른 안테나의 공진주파수 및 방사 효율을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 안테나 모듈이 메인 보드에 실장된 것을 도시한 것이다. 도 2는 기존 안테나의 등가 회로도이다. 도 3은 본 실시예에 따른 안테나 모듈의 등가 회로도이다. 도 4는 본 실시예에 따라 인쇄회로기판 상에 안테나 모듈의 복수의 기둥부의 배치 구성을 나타낸 것이다.
여기서, 메인 보드는 본 실시예에 따른 안테나 모듈이 실장되는 보드로, 본 실시예에 따른 안테나 모듈을 이용하는 장치의 메인 보드일 수 있다. 메인 보드는 특정 보드 또는 특정 종류로 한정되지 않을 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 안테나 모듈을 실장하는 보드는 다양한 보드에 적용될 수 있음은 당연하다.
본 실시예에 따른 안테나는 인쇄회로기판 및 방사부를 포함한다.
방사부는 인쇄회로기판(110) 상에 커버 형태로 형성되고 복수의 기둥부에 의해 지지된다.
방사부는 인쇄회로기판(110) 상부에 인쇄회로기판(110)을 커버하는 형태로 형성되어 신호를 외부로 방사한다. 여기서, 인쇄회로기판(110)은 SIP(System In Package) 통신 모듈일 수 있고, BT(블루투스), BLE(저전력 블루투스), WiFi(와이파이) 등의 근거리 무선 통신 모듈일 수 있다. 이 외에 다양한 통신 모듈일 수 있다. 근거리 무선 통신을 수행하는 모듈로, 소형 통신 모듈일 수 있다. 방사부는 인쇄회로기판(110)을 보호하는 쉴드 커버(Shield Cover) 역할을 함과 동시에 신호를 방사하는 역할을 한다. 이를 위하여, 방사부는 메탈로 형성될 수 있다. 메탈로 형성됨으로써 인쇄회로기판(110)을 보호함과 동시에 신호를 방사할 수 있다.
방사부는 인쇄회로기판(110)의 커버 형태로 형성됨으로써 인쇄회로기판의 커버의 역할 및 방사의 역할을 동시에 수행할 수 있고, 이를 통해, 신호 방사를 위한 별도의 방사를 위한 구조가 필요하지 않은바, 소형화에 유리하다. 또한, 방사부를 형성시, 다른 구성들이 방사에 영향을 미치지 않도록 소정의 간격 이내에 다른 구성들이 배치되지 않아야 하는 공간적 제약이 발생하는데, 인쇄회로기판(110)의 커버 형태로 방사부를 구현함으로써 공간적 제약을 줄일 수 있어, 설계의 자유도를 높일 수 있다.
방사부는 커버 형태로 형성되기 위하여, 인쇄회로기판(110)의 상면과 소정 간격 이격되어 인쇄회로기판(110)의 상면을 커버하는 형태로 형성된다. 방사부는 커버의 형태를 유지하기 위하여 인쇄회로기판(110) 상에 솔더링 되어 지지되는 복수의 기둥부를 포함할 수 있다.
방사부의 복수의 기둥부는 안테나 신호의 방사를 위하여 인쇄회로기판(110)으로부터 신호를 입력받는 입력부(130) 및 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)를 포함할 수 있다. 입력부(130)를 통해 전류가 인가됨으로써 신호가 입력되고, 접지부(120)로 인가된 전류가 빠져나가되, 도 1과 같이 미앤더(Meander) 형상 등으로 형성되는 방사 패턴을 통해 신호가 방사된다. 상기 방사 패턴은 미앤더 형상 이외에 신호를 방사하기에 적합한 다양한 형태로 형성될 수 있다.
기존의 커버형 안테나가 예를 들어 5개의 기둥부를 포함하는 경우, 복수의 기둥부 각각은 입력부, 접지부, 연결부가 배치되고 나머지 2개는 메탈 커버를 지지하는 역할을 하는 더미 패드(Dummy Pad)로 이용되었다. 더미 패드는 인쇄회로기판의 최상단 레이어에 솔더링되어 연결되고, 그라운드나 다른 구성과 연결되지 않고 절연되도록 형성되었으며, 더미 패드가 배치된 영역의 인쇄회로기판의 각 레이어는 서로 연결되지 않았다. 본 실시예에 따른 안테나는 이러한 더미 패드를 비아홀을 통해 인쇄회로기판의 그라운드와 연결시켜 접지부로 활용하는 기술이다.
인쇄회로기판(110)은 복수의 레이어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 4층으로 형성될 수 있다. 최상단 레이어는 제4 레이어일 수 있고, 최하단 레이어는 제1 레이어일 수 있다. 도 4의 A부분과 같이, 복수의 기둥부는 복수의 레이어를 관통하는 비아홀을 통해 인쇄회로기판(110)의 최하단 레이어와 연결될 수 있다. 복수의 접지부 중 어느 하나는 복수의 레이어를 관통하는 비아홀을 통해 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 연결될 수 있다.
방사부의 복수의 기둥부는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 방사부와 연결되는 연결부(140)를 포함할 수 있다. 연결부(140)는 비아홀을 통해 인쇄회로기판(110)을 관통하여 메인 보드(200)의 방사부와 연결될 수 있다. 안테나(100)가 메인 보드(200)에 실장되는 경우, 메인 보드(200)의 특성에 따라 안테나(100)의 방사 특성이 영향을 받을 수 있다. 따라서, 메인 보드(200)의 특성에 따라 방사 특성을 미세 조절할 수 있도록 연결부(140)를 제공할 수 있다.
방사부에 형성되는 안테나 길이가 길거나 짧은 경우, 연결부(140)를 통해 메인 보드(200)의 방사부와 연결되어 총 안테나 길이를 조절할 수 있다. 이하에서 "총 안테나 길이"의 의미는 안테나에 입력되는 신호가 방사되는 안테나 길이를 의미할 수 있다. 예를 들어, BLE(저전력 블루투스)에서 사용하는 2.4GHz 공진 주파수를 맞추기 위해서는 안테나 길이는 32nm(파장의 1/4 길이)의 물리적 길이가 필요할 수 있다. 따라서, 2.4GHz 공진 주파수를 맞추기 위한 총 안테나 길이는 32nm는 확보될 필요가 있다.
연결부(140)는 안테나 패턴을 형성함에 있어서, 메인 보드(200)의 방사부와 연결이 필요하지 않은 경우, 형성되지 않을 수 있다. 이때, 연결부(140)에 대응되는 기둥부는 접지부 또는 입력부 중 하나로 이용되거나, 기둥부로 이용될 수 있다.
도 1과 같이, 방사부의 메탈 커버가 미앤더 형상으로 패턴을 형성하더라도 면적의 한계 또는 접지점과 연결부(140) 사이의 물리적 거리의 한계에 따라 방사부의 총 안테나 길이에 제약이 있다. 이러한 한계를 해결하기 위하여, 방사부는 연결부(140)를 통해 메인 보드(200)의 방사부와 연결되어 총 안테나 길이를 연장시킬 수 있어, 길이 제약을 해결할 수 있다.
또한, 안테나의 인덕턴스 증가를 위해 입력부(130)와 접지점 사이의 물리적 거리가 증가함에 따라 접지점과 연결부(140) 사이의 물리적 거리가 감소하여 방사부의 안테나 길이가 감소되는 경우에도, 연결부(140)를 통해 메인 보드(200)의 방사부와 연결되어 총 안테나 길이를 확보할 수 있다. 즉, 총 안테나 길이는 안테나(100)의 안테나 길이와 메인 보드(200)의 방사부의 길이의 총합일 수 있다.
기존 커버형 안테나의 방사부는 도 2와 같이, 등가 회로로 표현될 수 있다. 방사부의 메탈 커버는 기둥부 형상의 입력부(130)와 접지부(120)에 의해 인쇄회로기판(110)과 연결된다. 피드 포인트에 신호가 입력되면 안테나 길이는 접지점을 시작점으로 L1일 수 있다. 기존 커버형 안테나는 입력부와 접지점 사이의 물리적 거리가 짧아 인덕턴스를 증가시키기 어렵고, 안테나와 메탈의 커플링으로 인해 발생하는 기생 커패시턴스(Cp)를 상쇄시키기 어려운 문제가 있다. 이를 위해, 본 실시예에 따른 방사부의 복수의 기둥부는 복수의 접지부(120)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나(100)는 도 3과 같이 등가 회로도로 도시될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 적어도 어느 하나는 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 연결될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 접지 연결부에 의해 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 접지 연결부에 의해 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 스위치를 통해 연결될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 스위치 클로즈되어 연결될 수 있고, 나머지는 스위치 오픈된 상태로 배치될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 솔더링되어 연결될 수 있다. 복수의 접지부(120) 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 솔더링되어 연결될 수 있다. 이와 같이, 복수의 접지부 중 어느 하나가 메인 보드(200)의 그라운드와 연결되는 구성은 다향한 형태로 구현될 수 있다. 안테나(100)를 메인 보드(200)에 실장하는 경우, 안테나 튜닝 작업을 통해 복수의 접지부 중 최적의 접지부를 선택할 수 있다.
예를 들어, 접지부가 3개인 경우, 복수의 접지부(120)는 입력부(130)와 물리적 거리가 가까운 순서대로 제1 접지부(121), 제2 접지부(122), 및 제3 접지부(123)를 포함할 수 있다. 복수의 접지부(120)를 구성하는 접지부의 개수는 접지부로 이용할 수 있는 기둥부의 개수, 안테나의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결될 수 있다. 3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 연결될 수 있다. 3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 접지 연결부에 의해 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다. 3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 접지 연결부에 의해 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다. 3개의 접지부 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)와 스위치를 통해 그라운드와 연결될 수 있다. 제1 접지부(121)가 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드에 스위치 클로즈되어 연결될 수 있고, 제2 및 제3 접지부(122, 123)은 스위치 오픈된 상태로 배치될 수 있다. 3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 솔더링되어 연결될 수 있다. 3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 그라운드와 솔더링되어 연결될 수 있다. 이와 같이, 복수의 접지부 중 어느 하나가 메인 보드(200)의 그라운드와 연결되는 구성은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하에서, "접지부(120)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결된다."의 의미는 최종적으로 접지된 상태임을 의미할 수 있고, 접지점을 의미할 수 있다.
인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)와 연결부(140) 사이의 거리에 따라 안테나(100)의 안테나 길이가 결정될 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)와 연결부(140) 사이의 거리가 증가할수록 안테나 길이는 증가할 수 있다. 예를 들어 도 3과 같이, 연결부(140)와 물리적 거리가 가장 큰 제1 접지부(121)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우, 안테나 길이는 L1으로 가장 길 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 제2 접지부(122)가 연결되는 경우, 안테나 길이는 L2일 수 있다. 연결부(140)와 물리적 거리가 가장 작은 제3 접지부(123)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우, 안테나 길이는 L3으로 가장 짧을 수 있다.
안테나 길이와 메인 보드(200)의 방사부의 길이의 합인 총 안테나 길이는 안테나 주파수에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)와 연결부(140)의 사이의 거리가 길어 안테나 길이가 긴 경우, 연결부(140)에 연결되는 메인 보드(200)의 방사부의 길이는 짧게 설계될 수 있다. 또는, 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)와 연결부(140) 사이의 거리가 짧아 안테나 길이가 짧은 경우, 연결부(140)에 연결되는 메인 보드(200)의 방사부의 길이는 길게 설계될 수 있다.
인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)와 입력부(130) 사이의 거리에 따라 안테나(100)의 인덕턴스가 결정될 수 있다. 연결부(140)가 형성되지 않는 경우에는, 접지부(120)와 안테나 패턴의 끝단까지의 거리에 따라 안테나(100)의 인덕턴스가 결정될 수도 있다. 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 접지부(120)와 입력부(130) 사이의 물리적 거리가 증가할수록 안테나(100)의 인덕턴스는 증가할 수 있다. 예를 들어, 입력부(130)와 물리적 거리가 가장 작은 제1 접지부(121)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우, 안테나(100)의 인덕턴스는 가장 작을 수 있다. 입력부(130)와 물리적 거리가 가장 큰 제3 접지부(123)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우, 안테나(100)의 인덕턴스는 가장 클 수 있다. 제2 접지부(122)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우, 제1 접지부(121)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우보다 안테나의 인덕턴스는 클 수 있고, 제3 접지부(123)가 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 경우보다 안테나의 인덕턴스는 작을 수 있다. 안테나(100)의 인덕턴스는 안테나와 인쇄회로기판(110)의 메탈이 중첩되어 발생하는 기생 커패시턴스(Cp)를 상쇄시킬 수 있다.
도 1 및 도 3를 참조하면, 방사부의 복수의 기둥부는 5개의 기둥을 포함할 수 있고, 복수의 기둥부는 안테나(100)가 실장되는 메인 보드(200)의 방사부와 연결되는 연결부(140), 인쇄회로기판(110)으로부터 신호를 입력받는 입력부(130), 및 인쇄회로기판(110)의 그라운드와 연결되는 3개의 접지부(120)를 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것이고 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 방사부의 복수의 기둥부는 인쇄회로기판(110) 네 모서리상에 배치될 수 있고, 네 모서리 중 어느 하나와 근접하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(110)의 네 모서리 중 일부는 입력부(130), 연결부(140)가 배치될 수 있고, 나머지는 접지부(120)가 배치될 수 있다. 기존의 접지부(121)는 입력부(130)와 근접하도록 배치되었으나, 본 실시예에 따른 접지부(120)는 더미패드로 이용하던 기둥부를 추가 접지부로 이용할 수 있다. 입력부(130)와 근접한 순서대로 제1 접지부(121), 제2 접지부(122) 및 제3접지부(123)를 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과하고 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 비아홀을 통해 인쇄회로기판(110)에 형성되는 그라운드와 연결될 수 있다. 예를 들어, 그라운드가 인쇄회로기판(110)의 최하단 레이어에 형성되는 경우, 3개의 접지부(120)는 비아홀을 통해 최하단 레이어에 관통될 수 있고, 안테나 모듈의 인덕턴스 값 및 총 안테나 길이를 고려한 설계에 따라 3개의 접지부 중 어느 하나가 인쇄회로기판(110)의 최하단 레이어에 형성되는 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다. 여기서, 인쇄회로기판(110)에 최하단 레이어에 그라운드가 형성되는 것은 예시적인 것에 불과하고, 인쇄회로기판(110)의 다른 레이어에 형성될 수 있음은 당연하다. 이러한 경우, 3개의 접지부(120)는 인쇄회로기판(110)의 그라운드가 형성된 레이어까지 비아홀에 의해 관통될 수 있고, 3개의 접지부 중 어느 하나가 인쇄회로기판의 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다.
3개의 접지부(120) 중 어느 하나는 메인 보드(200)에 형성되는 그라운드와 연결될 수 있다. 이러한 경우, 3개의 접지부(120)는 비아홀을 통해 최하단 레이어에 관통될 수 있고, 안테나 모듈의 인덕턴스 값 및 총 안테나 길이를 고려한 설계에 따라 3개의 접지부(120) 중 어느 하나가 메인 보드(200)에 형성되는 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다. 여기서, 3개의 접지부(120)가 비아홀을 통해 최하단 레이어에 관통되는 것은 예시적인 것에 불과한 것이고, 복수의 기둥부가 솔더링되는 최상단 레이어가 메인 보드(200)의 그라운드와 직접 연결되어, 3개의 접지부(120) 중 어느 하나가 메인 보드(200)와 그라운드와 선택적으로 연결될 수 있다.
도 5는 기존 접지점이 1개인 안테나의 공진주파수를 확인할 수 있는 그래프이고, 도 6은 본 실시예에 따라 입력부와 접지점 사이의 물리적 거리를 증가시킨 안테나의 공진주파수를 확인할 수 있는 그래프이다.
도 5과 도 6을 참조하면, 그래프의 꼭지점 부근인 안테나의 공진주파수는 2.412GHz에서 2.485GHz 사이의 값임을 확인할 수 있다. BLE(저전력 블루투스)에서 사용하는 2.4GHz 공진주파수에 해당되는 값임을 확인할 수 있다. 즉, 접지점의 위치를 변경하여도 안테나의 공진주파수에 변화는 없는 것을 확인할 수 있다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Frequency(MHz) 2412 2420 2430 2440 2445 2450 2460 2470 2480
Efficiency(dB) -8.22 -8.19 -8.13 -8.19 -8.12 -8.25 -8.32 -8.45 -8.78
Efficiency(%) 15.07 15.16 15.37 15.17 15.41 14.95 14.72 14.29 13.23
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Frequency(MHz) 2412 2420 2430 2440 2445 2450 2460 2470 2480
Efficiency(dB) -6.50 -6.31 -5.97 -5.67 -5.49 -5.56 -5.56 -5.39 -5.42
Efficiency(%) 22.39 23.36 25.30 27.12 28.26 27.77 27.77 28.88 28.73
표 1은 기존 접지점이 1개인 안테나의 방사 효율을 나타낸 것이고, 표 2는 본 실시예에 따라 입력부와 접지점 사이의 물리적 거리를 증가시킨 안테나의 방사 효율을 나타낸 것이다. 표 1 및 표 2를 통해, 안테나의 공진주파수 범위인 2412MHz에서 2480MHz 사이에서의 방사 효율을 확인할 수 있다.
표 1을 참조하면, 기존 접지점이 1개인 안테나의 방사 효율은 2412MHz에서 15.07%, 2445MHz에서 15.41%, 2480MHz에서 13.23% 인 것을 확인할 수 있다. 표 2를 참조하면, 본 실시예에 따라 입력부와 접지점 사이의 물리적 거리를 증가시킨 안테나의 방사 효율은 2412MHz에서 22.39%, 2445MHz에서 28.26%, 2480MHz에서 28.73%인 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 안테나의 방사 효율은 기존 안테나의 방사 효율보다 약 1.5배 정도 높은 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 안테나는 피드 포인트와 그라운드 포인트의 물리적 거리를 증가시켜 인덕턴스를 증가시킬 수 있으므로 방사 효율이 증가하고, 기존의 더미 패드(Dummy Pad)을 그라운드 포인트로 이용함으로써 제작 비용이 절감되고, 안테나 모듈을 사용하는 어플리케이션(Application) 보드에 추가 보조 방사 패턴 삽입이 가능하여, 다양한 종류의 어플리케이션 PCB의 다양한 적층 및 유전율 환경에서도 미세 튜닝할 수 있는 구조가 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 위치 측정부 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 안테나 110: 인쇄회로기판
120: 접지부 121: 제1 접지부
122: 제2 접지부 123: 제3 접지부
130: 입력부 140: 연결부
200: 메인 보드

Claims (10)

  1. 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 커버 형태로 형성되고 복수의 기둥부에 의해 지지되는 방사부를 포함하고,
    상기 복수의 기둥부는 복수의 접지부를 포함하고,
    상기 복수의 접지부 중 적어도 어느 하나가 상기 인쇄회로기판의 그라운드와 연결되는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 접지부 중 어느 하나가 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 그라운드와 스위치를 통해 연결되는 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 복수의 레이어를 포함하고,
    상기 복수의 기둥부는 상기 복수의 레이어를 관통하는 비아홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 최하단 레이어와 연결되는 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 복수의 레이어를 포함하고,
    상기 복수의 접지부 중 어느 하나가 상기 복수의 레이어를 관통하는 비아홀을 통해 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 그라운드와 연결되는 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기둥부는 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 방사부와 연결되는 연결부를 포함하는 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상기 그라운드와 연결되는 상기 접지부와 상기 연결부 사이의 거리에 따라 상기 안테나의 안테나 길이가 결정되는 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기둥부는 상기 인쇄회로기판으로부터 신호를 입력받는 입력부를 포함하는 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상기 그라운드와 연결되는 상기 접지부와 상기 입력부 사이의 거리에 따라 상기 안테나의 인덕턴스가 결정되는 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상기 그라운드와 연결되는 상기 접지부와 상기 입력부 사이의 거리가 증가할수록 인덕턴스가 증가하는 안테나.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기둥부는 5개의 기둥을 포함하고,
    상기 복수의 기둥부는 상기 안테나가 실장되는 메인 보드의 방사부와 연결되는 연결부, 상기 인쇄회로기판으로부터 신호를 입력받는 입력부 및 3개의 접지부를 포함하는 안테나.

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